Question

6．實(shí)驗(yàn)室模擬用鉻鐵礦（主要成分是FeO•Cr₂O₃）制備紅礬鈉（Na₂Cr₂O₇•2H₂0）．
步驟Ⅰ：制備Na₂CrO₄．其主要反應(yīng)為：
4FeO（s）+4Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂（g）=8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂（g）
（1）上述反應(yīng)中的氧化劑是O₂，每生成1molNa₂CrO₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.5．
步驟Ⅱ：制取紅礬鈉．
（2）將上述反應(yīng)得到的固體溶于水后過(guò)濾，在濾液中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液．則反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；不能用鹽酸酸化的原因是酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化而損失目標(biāo)產(chǎn)物．
（3）已知：Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄的溶解度曲線如圖所示．要從Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液中獲得紅礬鈉晶體，首先要分離出Na₂SO₄，則必須的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾；然后將得到的母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（4）某實(shí)驗(yàn)小組稱取實(shí)驗(yàn)得到的紅礬鈉晶體試樣0.2500g配成25.00mL溶液于碘量瓶中，加入10mL2mol•L^-1H₂SO₄和足量NaI（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入淀粉指示劑，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液（pH≈9）滴定．
已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①完成此操作還必須用到的玻璃儀器是堿式滴定管，判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的依據(jù)是當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，半分鐘內(nèi)不變色．
②若實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，所得產(chǎn)品中的Na₂Cr₂O₇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（設(shè)整個(gè)過(guò)程中其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)）83.84%．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學(xué)方程式4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂，分析反應(yīng)過(guò)程中元素化合價(jià)變化，計(jì)算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)得到
（2）Na₂CrO₄中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可書寫離子方程式；酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化成氯氣；
（3）由圖可知，溫度高有利于硫酸鈉結(jié)晶析出，所以要分離出Na₂SO₄，則必須的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾；濾液的溫度較高，從溶液中獲得晶體需要冷卻結(jié)晶；
（4）①用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘溶液，由于Na₂S₂O₃溶液顯堿性，所以要將置于堿式滴定管中，滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液的藍(lán)色褪去，據(jù)此判斷；
②根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式Na₂Cr₂O₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，根據(jù)關(guān)系式結(jié)合Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量可計(jì)算出Na₂Cr₂O₇的質(zhì)量，進(jìn)而確定產(chǎn)品中的Na₂Cr₂O₇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂，反應(yīng)中依據(jù)元素化合價(jià)變化可知，氧氣是氧化劑，7mol氧氣反應(yīng)得到電子28mol，所以生成8molNa₂CrO₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)28mol，生成1mol Na₂CrO₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.5mol，
故答案為：O₂；3.5；
（2）Na₂CrO₄中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液，反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化成氯氣，而損失目標(biāo)產(chǎn)物，所以不能用鹽酸酸化，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化而損失目標(biāo)產(chǎn)物；
（3）由圖可知，溫度高有利于硫酸鈉結(jié)晶析出，所以要分離出Na₂SO₄，則必須的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾；濾液的溫度較高，從溶液中獲得晶體需要冷卻結(jié)晶，
故答案為：趁熱過(guò)濾；冷卻結(jié)晶；
（4）①用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘溶液，由于Na₂S₂O₃溶液顯堿性，所以要將置于堿式滴定管中，判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的依據(jù)是當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，半分鐘內(nèi)不變色，
故答案為：堿式滴定管；當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，半分鐘內(nèi)不變色；
②根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式Na₂Cr₂O₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，測(cè)定中消耗的Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.04L×0.1200mol•L^-1=0.0048mol，所以Na₂Cr₂O₇的質(zhì)量為0.0048mol×$\frac{1}{6}$×262g/mol=0.2096g，所以產(chǎn)品中的Na₂Cr₂O₇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.2096g}{0.2500g}$×100%=83.84%，
故答案為：83.84%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作的分析應(yīng)用，把握晶體析出的原理和溶解度變化特征的分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、分析�?wèn)題、解決問(wèn)題的能力．